本发明涉及农药合成领域，具体涉及一种PEG化取代脲类化合物的制备方法及其在除草剂中的应用。
背景技术：
脲类化合物是一类很重要精细化工产品，广泛应用于农业、医药、化工等行业(Lorena et al 2008)。由于其结构中含有肽键(-CO-NH-)，故大多具有生物活性。不对称脲单元是许多生物模拟肽(Joachim 1989)和酶抑制剂(薛燕等2002)的常见结构特征。此特点使得它们在医药、生物领域中具有举足轻重的地位，不仅在除草(Yonova et al 2004)、杀虫(Tale et al 2011)、杀菌(张登科2008)以及植物生长调节(Emerson et al 2007)等方面具有重要用途，而且某些不对称取代脲还可作为石油、烃类燃料以及聚合物的添加剂，如缓蚀剂(苏秋芳2000)、抗氧剂、抗沉淀剂等。此外，在医药上一些脲类化合物还用作抗肿瘤试剂(Pevarello et al 2000)，抑制胆固醇乙酰转移酶的活性(Muraoka et al 1996)，治疗动脉硬化和高血脂(Sekiya et al 1991)等。这些药剂是各行业领域中的重量级产品，市场份额很大，因此对取代脲的深入研究具有重要的现实意义和良好的应用前景。
聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)是由环氧乙烷与水或乙二醇逐步发生加成聚合而得到的一类分子量较低的水溶性聚醚。小分子量的低聚聚乙二醇为无色、无臭有吸湿性的粘稠液体，分子中既有醚链，又有羟基，故具有独特的溶解性能，生物相容性好，在医药、材料和工程等领域具有很重要的应用前景。本实验利用PEG无毒、易于结合的特性，把PEG与取代脲化合物连接起来。PEG负载的取代脲化合物不仅具有良好的水溶性，而且大大延长了它的半衰期，从而提高除草活性和减少施药次数。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种PEG化取代脲类化合物的制备方法及其在除草剂中的应用，该PEG化取代脲类化合物半衰期长，且经过PEG修饰的取代脲类化合物水溶性好。
一种PEG化取代脲类化合物，所述PEG化取代脲类化合物的结构式为：其中R1选自甲基或甲氧基，R2，R3彼此独立地选自氢，甲基，甲氧基，氯，溴，异丙基。其中，聚乙二醇(PEG)的分子式为：A为氨基，羧基，甲氧基，卤素，巯基等，其分子量为：1000-20000。
进一步地，所述PEG化取代脲类化合物具有以下结构：
其中，PEG分子量为：1000-20000。
进一步地，所述PEG分子量为5000。
制备如权利要求1所述的一种PEG化取代脲类化合物的方法，其特征在于，其合成路线如下：
，
所述步骤1)中取代苯胺与固体光气反应得到取代苯基异氰酸酯；所述步骤2)中取代苯基异氰酸酯与具有端氨基的聚乙二醇反应得到取代脲。
进一步地，所述步骤1)是以甲苯为溶剂的条件下于-5-90℃的反应温度，6-12h的反应时间下进行的。
进一步地，所述步骤2)是以甲苯为溶剂，四丁基溴化铵为催化剂的条件下，于80-110℃的反应温度，8-12h的反应时间下进行的。
进一步地，所述PEG化取代脲类化合物用于制备除草剂的应用。
本发明具有以下有益效果：
1.PEG修饰后的取代脲化合物，其药物水溶性增强，增加了药物活性；
2.PEG修饰后的取代脲化合物半衰期延长，减少施药次数，减少毒副作用。
具体实施方式
下面结合实施例描述本发明的结合物及其制备方法，它不限制本发明，本发明的范围由权利要求限定。
实施例1：化合物1的制备
(1)在150ml三口烧瓶中加入2mmol固体光气和25ml甲苯，搅拌使固体光气完全溶解。取对异丙基苯胺5mmol溶解于35ml甲苯中，移入恒压滴液漏斗，冰浴控温-5-0℃范围内，搅拌下缓慢滴加，1-2h滴加完毕，室温下反应1h，升温至90℃，直至反应液由浑浊转为澄清透明即为反应终点。制得对异丙基苯基异氰酸酯4.5mmol。收率：90％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.248(d，J＝4.0Hz，2H)；7.123(d，J＝4.4Hz，2H)；3.120(s，1H)；1.295(s，6H)；
(2)将异丙基苯基异氰酸酯4.5mmol溶于100ml甲苯，再加入4.5mmol N-甲基mPEG2000胺，少量四丁基溴化铵，升温至80℃反应8h。反应完毕后，冷却至室温，减压抽滤，依次用10％Na2CO3溶液，水，少量丙酮淋洗，得到粗产品。粗产品采用重结晶的方法提纯，根据化合物的溶解性、极性选择适当的溶剂比例。产物60℃真空干燥箱烘干，得到4.27mmol。收率：95％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.545(d，J＝4.0Hz，2H)；7.126(d，J＝4.4Hz，2H)；3.120(s，1H)；3.022(s，3H)；2.740(s，3H)；3.579～3.540(m，182H)；1.293(s，6H)。
实施例2：化合物2的制备
(1)在150ml三口烧瓶中加入2mmol固体光气和25ml甲苯，搅拌使固体光气完全溶解。取3,4-二氯苯胺5mmol溶解于35ml甲苯中，移入恒压滴液漏斗，冰浴控温-5-0℃范围内，搅拌下缓慢滴加，1-2h滴加完毕，室温下反应1h，升温至90℃，直至反应液由浑浊转为澄清透明即为反应终点。制得3,4-二氯苯基异氰酸酯4.3mmol。收率：86％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.218(d，J＝4.0Hz，1H)；7.203(d，J＝4.0Hz，1H)；7.123(d，J＝4.4Hz，1H)；
(2)将3,4-二氯苯基异氰酸酯4mmol溶于100ml甲苯，再加入4mmol N-甲基mPEG2000胺，少量四丁基溴化铵，升温至90℃反应10h。反应完毕后，冷却至室温，减压抽滤，依次用10％Na2CO3溶液，水，少量丙酮淋洗，得到粗产品。粗产品采用重结晶的方法提纯，根据化合物的溶解性、极性选择适当的溶剂比例。产物60℃真空干燥箱烘干，得到3.72mmol。收率：93％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.245(d，J＝4.0Hz，1H)；7.226(d，J＝4.4Hz，1H)；7.126(d，J＝4.4Hz，1H)；3.024(s，3H)；2.741(s，3H)；3.579～3.540(m，182H)。
实施例3：化合物3的制备
(1)在150ml三口烧瓶中加入2mmol固体光气和25ml甲苯，搅拌使固体光气完全溶解。取3-氯-4-甲基苯胺5mmol溶解于35ml甲苯中，移入恒压滴液漏斗，冰浴控温-5-0℃范围内，搅拌下缓慢滴加，1-2h滴加完毕，室温下反应1h，升温至90℃，直至反应液由浑浊转为澄清透明即为反应终点。制得3-氯-4-甲基苯基异氰酸酯4.4mmol。收率：88％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.218(d，J＝4.0Hz，1H)；7.173(d，J＝4.0Hz，1H)；7.125(d，J＝4.4Hz，1H)；2.341(s，3H)；
(2)将3-氯-4-甲基苯基异氰酸酯4mmol溶于100ml甲苯，再加入4mmol N-甲基mPEG2000胺，少量四丁基溴化铵，升温至100℃反应12h。反应完毕后，冷却至室温，减压抽滤，依次用10％Na2CO3溶液，水，少量丙酮淋洗，得到粗产品。粗产品采用重结晶的方法提纯，根据化合物的溶解性、极性选择适当的溶剂比例。产物60℃真空干燥箱烘干，得到3.76mmol。收率：94％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.215(d，J＝4.0Hz，1H)；7.166(d，J＝4.4Hz，1H)；7.116(d，J＝4.4Hz，1H)；3.035(s，3H)；2.733(s，3H)；3.575～3.548(m，182H)。
实施例4：化合物4的制备
(1)在150ml三口烧瓶中加入2mmol固体光气和25ml甲苯，搅拌使固体光气完全溶解。取4-氯苯胺5mmol溶解于35ml甲苯中，移入恒压滴液漏斗，冰浴控温-5-0℃范围内，搅拌下缓慢滴加，1-2h滴加完毕，室温下反应1h，升温至90℃，直至反应液由浑浊转为澄清透明即为反应终点。制得4-氯苯基异氰酸酯4.6mmol。收率：92％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.245(d，J＝4.0Hz，2H)；7.129(d，J＝4.4Hz，2H)。
(2)将4-氯苯基异氰酸酯4mmol溶于100ml甲苯，再加入4mmol N-甲基mPEG2000胺，少量四丁基溴化铵，升温至110℃反应12h。反应完毕后，冷却至室温，减压抽滤，依次用10％Na2CO3溶液，水，少量丙酮淋洗，得到粗产品。粗产品采用重结晶的方法提纯，根据化合物的溶解性、极性选择适当的溶剂比例。产物60℃真空干燥箱烘干，得到3.64mmol。收率：91％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.245(d，J＝4.0Hz，2H)；7.128(d，J＝4.4Hz，2H)；3.032(s，3H)；2.736(s，3H)；3.569～3.530(m，182H)。
实施例5：化合物5的制备
(1)在150ml三口烧瓶中加入2mmol固体光气和25ml甲苯，搅拌使固体光气完全溶解。取3-氯-4-甲氧基苯胺5mmol溶解于35ml甲苯中，移入恒压滴液漏斗，冰浴控温-5-0℃范围内，搅拌下缓慢滴加，1-2h滴加完毕，室温下反应1h，升温至90℃，直至反应液由浑浊转为澄清透明即为反应终点。制得3-氯-4-甲氧基苯基异氰酸酯4.5mmol。收率：90％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.211(d，J＝4.0Hz，1H)；7.193(d，J＝4.0Hz，1H)；6.793(d，J＝4.4Hz，1H)；3.765(s，3H)；
(2)3-氯-4-甲氧基苯基异氰酸酯4mmol溶于100ml甲苯，再加入4mmol N-甲基mPEG2000胺，少量四丁基溴化铵，升温至90℃反应9h。反应完毕后，冷却至室温，减压抽滤，依次用10％Na2CO3溶液，水，少量丙酮淋洗，得到粗产品。粗产品采用重结晶的方法提纯，根据化合物的溶解性、极性选择适当的溶剂比例。产物60℃真空干燥箱烘干，得到3.8mmol。收率：95％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.211(d，J＝4.0Hz，1H)；7.193(d，J＝4.0Hz，1H)；6.793(d，J＝4.4Hz，1H)；3.765(s，3H)；3.032(s，3H)；2.736(s，3H)；3.575～3.531(m，182H)。
实施例6：化合物6的制备
(1)在150ml三口烧瓶中加入2mmol固体光气和25ml甲苯，搅拌使固体光气完全溶解。取3,4-二氯苯胺5mmol溶解于35ml甲苯中，移入恒压滴液漏斗，冰浴控温-5-0℃范围内，搅拌下缓慢滴加，1-2h滴加完毕，室温下反应1h，升温至90℃，直至反应液由浑浊转为澄清透明即为反应终点。制得3,4-二氯苯基异氰酸酯4.3mmol。收率：86％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.218(d，J＝4.0Hz，1H)；7.203(d，J＝4.0Hz，1H)；7.123(d，J＝4.4Hz，1H)；
(2)将3,4-二氯苯基异氰酸酯4mmol溶于100ml甲苯，再加入4mmol N-甲氧基mPEG2000胺，少量四丁基溴化铵，升温至100℃反应10h，用TLC点板跟踪反应。反应完毕后，冷却至室温，减压抽滤，依次用10％Na2CO3溶液，水，少量丙酮淋洗，得到粗产品。粗产品采用重结晶的方法提纯，根据化合物的溶解性、极性选择适当的溶剂比例。产物60℃真空干燥箱烘干，得到3.76mmol。收率：94％。核磁数据如下：1HNMR(400MHz，CDCl3)：δ：7.285(d，J＝4.0Hz，1H)；7.256(d，J＝4.4Hz，1H)；7.146(d，J＝4.4Hz，1H)；3.324(s，3H)；3.041(s，3H)；3.588～3.550(m，182H)。
实施例7：各目标化合物对狼尾草抑制作用实验
采用“中华人民共和国农业行业标准农药室内生物测定实验准则(除草剂)平皿法”(NY/T 1155.1,2006)测试目标化合物的除草活性。
分别称取各目标化合物及对照药剂0.1g于10ml的容量瓶，用配好的乳液(V吐温-80：VDMSO＝1:9)溶解定容，即得到10000mg/L的乳液，于25mL的容量瓶中再用自来水稀释到所需浓度10mg/L、25mg/L、50mg/L、100mg/L、200mg/L五个浓度梯度。
①将作物种子在室温下浸泡约8h，然后置于恒温箱保湿催芽约24-48h，待催芽至露白即可。
②在直径为9cm的培养皿中放两张干净的滤纸，倒入5ml配好各个浓度的药液，挑选10棵发芽大致相同的种子摆放到培养皿内，同时以清水为空白对照，DMSO为溶剂对照，每个浓度作2个对照，然后将培养皿置于25℃的恒温室中培养。
③供试作物在温室中生长5d，期间注意观察，5d后测量各处理培养皿中植物的根长和茎长，记录数据。
④计算根长抑制率和茎长抑制率
校正根长(茎长)抑制率的计算公式为：
式中：
R----校正根长(茎长)抑制率；
L0----对照根长(茎长)；
L1----处理根长(茎长)；
LS----溶剂对照根长(茎长)。
目标化合物对白苋及狼尾草生长的影响:
由表可见，各目标化合物与对照药相比，对狼尾草的根长及茎长都有更强的抑制活性，且多数情况下对根的抑制作用要高于对茎的抑制作。且各目标化合物对狼尾草根长及茎长的抑制率都是随浓度的增大而增加。故PEG化取代脲类化合物具有更好的除草活性抑制作用。